Biokimia Pernafasan

FISIKA KESEHATANNS. MARDIANI, S.KEP, M.M.Bagian ke-2: Ultrasonik10ULTRASONIKOleh: Mardiani , S.Kep, Ns, M.M.Disusun Sebagai Bahan Kuliah Fisika Kesehatan Bagi Mahasiswa Diploma III KebidananReferensi:Gabriel JF, Fisika Kedokteran, EGC, Jakarta, 1996.Young HD, Freedman RA, Sandin TR, Ford AL, Fisika Universitas Jilid I, Penerjemah: Juliastuti E, Edisi X, EGC, Jakarta, 2001.

Pendahuluan Untuk mempelajari ultrasonik, kita harus mengingat terlebih dahulu tentang penggolongan frekuensi bunyi. Ultrasonik adalah gelombang bunyi dengan frekuensi lebih dari 20.000 Hz.

Sumber ultrasonik

Ultrasonik dihasilkan oleh magnet listrik dan kristal piezoelektrik dengan frekuensi di atas 20.000 Hz.

Magnet listrik

Jika batang ferromagnetik diletakkan pada medan magnet listrik maka akan timbul gelombang ultrasonik pada ujung batang ferromagnetik tersebut. Demikian pula jika batang ferromagnetik tersebut dilingkari kawat, kemudian dialiri listrik.Fe2O3

Gambar 1 Magnet listrik

Kristal piezoelektrik

Kristal piezoelektrik ini ditemukan oleh Piere Curie dan Jacques pada tahun 1880, dengan tebal 2,85 mm. Bila kristal ini dialiri tegangan listrik, maka lempengan kristal akan mengalami vibrasi sehingga timbullah ultrasonic, demikian pula vibrasi akan menghasilkan listrik. Oleh karena itu maka kristal piezo elektrik digunakan sebagai transduser pada ultrasonografi.

VACPlat logamKristal QuartzWFISIKA KESEHATANNS. MARDIANI, S.KEP, M.M.Bagian ke-2: Ultrasonik10

Gambar 2 Kristal piezoelektrikDaya ultrasonik

Frekuensi dan daya ultrasonik yang dipakai dalam bidang kedokteran disesuaikan dengan kebutuhan. Untuk diagnostik digunakan frekuensi 1 5 MHz dengan daya 0,01 W/cm2. untuk terapi daya ditingkatkan menjadi 1 W/cm2, bahkan untuk menghancurkan kanker daya yang diperlukan sebesar 103 W/cm2.Prinsip penggunaan ultrasonik

Dasar penggunaan ultrasonik adalah efek Dopler, yaitu terjadi perubahan frekuensi akibat adanya pergerakan pendengar atau sebaliknya dan getaran yang dikirim ke obyek akan direfleksikan oleh obyek itu sendiri.Efek gelombang ultrasonik

Gelombang ultrasonik dapat memberikan efek baik mekanik, panas, kimiawi maupun biologis.

Mekanik Membentuk emulsi asap/awan dan disintegrasi beberapa benda padat. Ini bisa digunakan untuk mendeteksi lokasi batu empedu

Panas Sebagian ultrasonik mengalami refleksi pada titik yang bersangkutan, dan sebagian lagi pada titik tersebut mengalami perubahan panas. Pada jaringan bisa terjadi pembentukan rongga dengan intensitas tinggi.

Kimia Gelombang ultrasonik menyebabkan oksidasi dan hidrolisis ikatan polyester

BiologisEfek ini sebenarnya merupakan gabungan antara efek-efek di atas, misalnya panas menimbulkan dilatasi pembuluh darah. Ultrasonik juga meningkatkan permeabilitas membran sel dan kapiler serta merangsang aktifitas sel. Otot mengalami paralisis dan sel-sel hancur, bakteri dan virus dapat pula hancur. Keletihan akan terjadi jika frekuensi ultrasonik ditingkatkan.

Penggunaan Ultrasonik dalam Bidang Kedokteran

Secara garis besar gelombang ultrasonik dapat digunakan untuk alat diagnostik maupun terapi.

Diagnostik

Transduser (kristal piezoelektrik) mengirim gelombang ultrasonik pada dinding berlawanan, kemudian gelombang dipantulkan dan terima lagi oleh transduser. Selanjutnya transduser akan meneruskannya ke amplifier berupa gelombang listrik, kemudian gelombang tersebut ditangkap oleh CRT (osiloskop). Gambaran yang diperoleh CRT tergantung teknik scanning yang digunakan. Ada 3 metode teknik scanning, yaitu A scanning, B scanning dan M scanning.

A scanning (Amplitudo scanning/mencari amplitude)Ultrasonik dari transduser mencapai dinding b kemudian dipantulkan ke dinding a dan diterima transduser lagi. Scanning ini digunakan untuk diagnosis tumor otak (echo encephalography), penyakit mata misalnya bentuk kornea, lensa, tumor retina dll.

dT

abH2OFISIKA KESEHATANNS. MARDIANI, S.KEP, M.M.Bagian ke-2: Ultrasonik10 dT

abH2OsdFISIKA KESEHATANNS. MARDIANI, S.KEP, M.M.Bagian ke-2: Ultrasonik10 T dT

abH2OdsFISIKA KESEHATANNS. MARDIANI, S.KEP, M.M.Bagian ke-2: Ultrasonik10

Gambar 3 Metode A Scanning dalam penggunaan gelombang ultrasonik

B scanning (Bright scanning)Metode ini banyak digunakan di klinik karena bisa diperoleh gambaran dua dimensi dari bagian tubuh. Prinsipnya sama dengan A scanning, tetapi transduser digerakkan (moving).

Gerakan dari transduser mula-mula akan menghasilkan echo (terlihat adanya dot), dot ini disimpan dalam CRT. Setelah transduser digerakkan kea rah lain, dihasilkan echo pula sehingga tercipta gambar 2 dimensi. Scanning ini digunakan untuk: Memperoleh informasi tentang struktur dalam, misalnya hati, lambung, usus, mata mammae, jantung janin dll.mmendeteksi kehamilan sekitar 6 minggu, kelainan uterus, kasus perdarahan abnormal, abortus dll.memberikan informasi lebih banyak daripada sinar X, dengan resiko lebih kecil.

FISIKA KESEHATANNS. MARDIANI, S.KEP, M.M.Bagian ke-2: Ultrasonik10 FISIKA KESEHATANNS. MARDIANI, S.KEP, M.M.Bagian ke-2: Ultrasonik10 FISIKA KESEHATANNS. MARDIANI, S.KEP, M.M.Bagian ke-2: Ultrasonik10 FISIKA KESEHATANNS. MARDIANI, S.KEP, M.M.Bagian ke-2: Ultrasonik10

Gambar 4 Metode B Scanning dalam penggunaan gelombang ultrasonik

Gambar 5 Hasil B Scanning terhadap janin

M scanning (Modulation scanning)Scanning ini merupakan dua metode yang digunakan untuk memperoleh informasi tentang gerakan alat. (gabungan antara A scanning dan B scanning). Scanning ini digunakan untuk:

mencari informasi tentang jantung, misalnya katup, efusi pericardial dll.memantau kemajuan hasil terapi

UterusKristal transmisiKristal penerimaUnit DoplerSumber energiOutputVisualAuditoriCRT/paperTape/speakerKulit

FISIKA KESEHATANNS. MARDIANI, S.KEP, M.M.Bagian ke-2: Ultrasonik10

Gambar 6 Metode M Scanning dalam penggunaan gelombang ultrasonik

Terapi

Penggunaan gelombang untrasonik untuk pengobatan antara lain:Diatermi dengan intensitas 1 -10 W/cm2 dan frekuensi 1 MHzMenghancurkan jaringan kanker. Sel kanker hancur pada beberapa bagian sedangkan daerah lain kadang menunjukkan rangsangan pertumbuhan (masih dalam penelitian lanjutan).Pengobatan Parkinson. Pengobatan sangat efektif, tetapi sulit sekali memfokuskan ultrasonic ke otak.Pengobatan manieres disease (kehilangan pendengaran dan keseimbangan) memiliki efektifitas 95%

Pengertian USG dan Fungsinya

Saat ini perkembangan dunia teknologi sangat berkembang pesat terutama dalam dunia IT (Informatic Technology). Perkembangan dunia IT berimbas pada perkembangan berbagai macam aspek kehidupan manusia. Salah satu aspek yang terkena efek perkembangan dunia IT adalah kesehatan. Dewasa ini dunia kesehatan modern telah memanfaatkan perkembangan teknologi untuk meningkatkan efisiensi serta efektivitas di dunia kesehatan. Salah satu contoh pengaplikasian dunia IT di dunia kesehatan adalah penggunaan alat-alat kedokteran yang mempergunakan aplikasi komputer, salah satunya adalah USG (Ultra sonografi). USG adalah suatu alat dalam dunia kedokteran yang memanfaatkan gelombang ultrasonik, yaitu gelombang suara yang memiliki frekuensi yang tinggi (250 kHz 2000 kHz) yang kemudian hasilnya ditampilkan dalam layar monitor. Pada awalnya penemuan alat USG diawali dengan penemuan gelombang ultrasonik kemudian bertahun-tahun setelah itu, tepatnya sekira tahun 1920-an, prinsip kerja gelombang ultrasonik mulai diterapkan dalam bidang kedokteran. Penggunaan ultrasonik dalam bidang kedokteran ini pertama kali diaplikasikan untuk kepentingan terapi bukan untuk mendiagnosis suatu penyakit.Dalam hal ini yang dimanfaatkan adalah kemampuan gelombang ultrasonik dalam menghancurkan sel-sel atau jaringan berbahaya ini kemudian secara luas diterapkan pula untuk penyembuhan penyakit-penyakit lainnya. Misalnya, terapi untuk penderita arthritis, haemorrhoids, asma, thyrotoxicosis, ulcus pepticum (tukak lambung), elephanthiasis (kaki gajah), dan bahkan terapi untuk penderita angina pectoris (nyeri dada). Baru pada awal tahun 1940, gelombang ultrasonik dinilai memungkinkan untuk digunakan sebagai alat mendiagnosis suatu penyakit, bukan lagi hanya untuk terapi. Hal tersebut disimpulkan berkat hasil eksperimen Karl Theodore Dussik, seorang dokter ahli saraf dari Universitas Vienna, Austria. Bersama dengan saudaranya, Freiderich, seorang ahli fisika, berhasil menemukan lokasi sebuah tumor otak dan pembuluh darah pada otak besar dengan mengukur transmisi pantulan gelombang ultrasonik melalui tulang tengkorak. Dengan menggunakan transduser (kombinasi alat pengirim dan penerima data), hasil pemindaian masih berupa gambar dua dimensi yang terdiri dari barisan titik-titik berintensitas rendah. Kemudian George Ludwig, ahli fisika Amerika, menyempurnakan alat temuan Dussik.Teknologi transduser digital sekira tahun 1990-an memungkinkan sinyal gelombang ultrasonik yang diterima menghasilkan tampilan gambar suatu jaringan tubuh dengan lebih jelas. Penemuan komputer pada pertengahan 1990 jelas sangat membantu teknologi ini. Gelombang ultrasonik akan melalui proses sebagai berikut, pertama, gelombang akan diterima transduser. Kemudian gelombang tersebut diproses sedemikian rupa dalam komputer sehingga bentuk tampilan gambar akan terlihat pada layar monitor. Transduser yang digunakan terdiri dari transduser penghasil gambar dua dimensi atau tiga dimensi.Seperti inilah hingga USG berkembang sedemikian rupa hingga saat ini.Ultrasonography adalah salah satu dari produk teknologi medical imaging yang dikenal sampai saat ini Medical imaging (MI) adalah suatu teknik yang digunakan untuk mencitrakan bagian dalam organ atau suatu jaringan sel (tissue) pada tubuh, tanpa membuat sayatan atau luka (non-invasive). Interaksi antara fenomena fisik tissue dan diikuti dengan teknik pendetektian hasil interaksi itu sendiri untuk diproses dan direkonstruksi menjadi suatu citra (image), menjadi dasar bekerjanya peralatan MI.SKEMA CARA KERJA USG1. TransduserTransduser adalah komponen USG yang ditempelkan pada bagian tubuh yang akan diperiksa, seperti dinding perut atau dinding poros usus besar pada pemeriksaan prostat. Di dalam transduser terdapat kristal yang digunakan untuk menangkap pantulan gelombang yang disalurkan oleh transduser. Gelombang yang diterima masih dalam bentuk gelombang akusitik (gelombang pantulan) sehingga fungsi kristal disini adalah untuk mengubah gelombang tersebut menjadi gelombang elektronik yang dapat dibaca oleh komputer sehingga dapat diterjemahkan dalam bentuk gambar.2.Monitor Monitor yang digunakan dalam USG3. Mesin USGMesin USG merupakan bagian dari USG dimana fungsinya untuk mengolah data yang diterima dalam bentuk gelombang. Mesin USG adalah CPUnya USG sehingga di dalamnya terdapat komponen-komponen yang sama seperti pada CPU pada PC CARA USG MERUBAH GELOMBANG MENJADI GAMBARPEMERIKSAAN USG (ULTRA SONOGRAPHY)USG atau Ultrasonografi dalam dunia kedokteran memang bukan barang baru.Toh, kehadirannya terkadang masih menimbulkan kekhawatiran pada sebagian orangtua tentang penggunaan dan manfaatnya. Misalnya, kekhawatiran akan radiasi yang ditimbulkan dari alat tersebut. Beberapa orang bahkan menyangsikan manfaat alat ini mengingat ada satu dua kasus kelainan bayi yang dianggap tak terdeteksi oleh pemeriksaan USG. Belum lagi soal biaya. Beberapa klinik/rumah sakit memang sudah memasukkan biaya USG dalam biaya pemeriksaan kehamilan. Namun cukup banyak juga yang menagih pemeriksaan ini sebagai biaya tersendiri. Kalau pasien yang meminta, mungkin enggak jadi soal. Tapi jika dokter melakukan pemeriksaan USG setiap kali pasien kontrol dan ada biaya tambahan untuk itu, tampaknya ini tidakfairbagi pasien.Tidak Ada RadiasiPemeriksaan USG merupakan pemeriksaan penunjang yang dilakukan pada ibu hamil. Sebelum ada alat ini, denyut jantung janin baru dapat didengar pada usia kehamilan 16-18 minggu. Sementara dengan USG, pada usia kehamilan 6-7 minggu sudah dapat dideteksi. USG juga dapat mendeteksi kelainan-kelainan bawaan di usia kehamilan yang lebih awal.CARA PEMERIKSAANPemeriksaan USG dapat dilakukan dengan dua cara yaitu:1. Pervaginam- MemasukkanprobeUSG transvaginal/seperti melakukan pemeriksaan dalam.- Dilakukan pada kehamilan di bawah 8 minggu.- Lebih mudah dan ibu tidak perlu menahan kencing.- Lebih jelas karena bisa lebih dekat pada rahim.- Daya tembusnya 8-10 cm dengan resolusi tinggi.- Tidak menyebabkan keguguran.2. Perabdominan-ProbeUSG di atas perut.- Biasa dilakukan pada kehamilan lebih dari 12 minggu.- Karena dari atas perut maka daya tembusnya akan melewati otot perut, lemak baru menembus rahim.JENIS PEMERIKSAAN USG1. USG 2 DimensiMenampilkan gambar dua bidang (memanjang dan melintang). Kualitas gambar yang baik sebagian besar keadaan janin dapat ditampilkan.2. USG 3 DimensiDengan alat USG ini maka ada tambahan 1 bidang gambar lagi yang disebut koronal. Gambar yang tampil mirip seperti aslinya. Permukaan suatu benda (dalam hal ini tubuh janin) dapat dilihat dengan jelas. Begitupun keadaan janin dari posisi yang berbeda. Ini dimungkinkan karena gambarnya dapat diputar (bukan janinnya yang diputar).3. USG 4 DimensiSebetulnya USG 4 Dimensi ini hanya istilah untuk USG 3 dimensi yang dapat bergerak (live3D).Kalau gambar yang diambil dari USG 3 Dimensi statis, sementara pada USG 4 Dimensi, gambar janinnya dapat bergerak. Jadi pasien dapat melihat lebih jelas dan membayangkan keadaan janin di dalam rahim.4. USG DopplerPemeriksaan USG yang mengutamakan pengukuran aliran darah terutama aliran tali pusat. Alat ini digunakan untuk menilai keadaan/kesejahteraan janin. Penilaian kesejahteraan janin ini meliputi:- Gerak napas janin (minimal 2x/10 menit).- Tonus (gerak janin).- Indeks cairan ketuban (normalnya 10-20 cm).- Doppler arteri umbilikalis.- Reaktivitas denyut jantung janin.SAAT TEPAT PEMERIKSAANPemeriksaan dengan USG wajib semasa kehamilan sebetulnya hanya dua kali, yaitu:* Saat pertama kali pemeriksaan kehamilan (usia kehamilan berapa pun namun biasanya pada usia kehamilan 10-12 minggu). Pemeriksaan ini dilakukan sebagai skrining awal. Gambaran janin yang masih sekitar 8 cm akan terlihat tampil secara utuh pada layar monitor.* Usia kehamilan 20-24 minggu sebagai skrining lengkap. Setelah usia kehamilan lebih dari 12 minggu gambaran janin pada layar monitor akan terlihat sebagian-sebagian/tidak secara utuh. Karena alat scan USG punya area yang terbatas, sementara ukuran besar janin sudah bertambah atau lebih dari 8 cm. Jadi, untuk melihat kondisi janin dapat per bagian, misalnya detail muka, detail jantung, detail kaki dan sebagainya.Selain itu, penggunaan alat USG dapat dilakukan atas dasar indikasi yakni:* Pemeriksaan USG serial untuk mengukur pertumbuhan berat badan janin.* Bila perlu pada usia kehamilan 38-42 minggu untuk melihat bagaimana posisi bayi apakah melintang, kepala turun, dan lainnya.MANFAATTrimester I- Memastikan hamil atau tidak.- Mengetahui keadaan janin, lokasi hamil, jumlah janin dan tanda kehidupannya.- Mengetahui keadaan rahim dan organ sekitarnya.- Melakukan penapisan awal dengan mengukur ketebalan selaput lendir, denyut janin, dan sebagainya.

Trimester II:- Melakukan penapisan secara menyeluruh.- Menentukan lokasi plasenta.- Mengukur panjang serviks.

Trimester III:- Menilai kesejahteraan janin.- Mengukur biometri janin untuk taksiran berat badan.- Melihat posisi janin dan tali pusat.- Menilai keadaan plasenta.

TAK 100% AKURATPerlu diketahui, akurasi/ketepatan pemeriksaan USG tidak 100%, melainkan 80%. Artinya, kemungkinan ada kelainan bawaan/kecacatan pada janin yang tidak terdeteksi atau interpretasi kelamin janin yang tidak tepat. Hal ini dipengaruhi beberapa faktor antara lain:* Keahlian/kompetensi dokter yang memeriksanya.Tak semua dokter ahli kandungan dapat dengan baik mengoperasikan alat USG. Sebenarnya untuk pengoperasian alat ini diperlukan sertifikat tersendiri.* Posisi bayiPosisi bayi seperti tengkurap atau meringkuk juga menyulitkan daya jangkau/daya tembus alat USG. Meski dengan menggunakan USG 3 atau 4 Dimensi sekalipun, tetap ada keterbatasan.* Kehamilan kembarKondisi hamil kembar juga menyulitkan alat USG melihat masing-masing keadaan bayi secara detail.* Ketajaman/resolusi alat USG-nya kurang baik.* Usia kehamilan di bawah 20 minggu.* Air ketuban sedikit.* Lokasi kelainan, seperti tumor di daerah perut janin saat usia kehamilan di bawah 20 minggu agak sulit dideteksi.

III. KESIMPULANMelihat fungsi dan cara kerja USG, dapat dikatakan bahwa kinerja USG identik dengan scanner secara umum yang membedakan hanyalah data yang diterima, USG menerima data berupa gelombang sedangkan scanner menerima data berupa barang